ドイツの研究者たちは、二酸化炭素、水素、メタノールを原料とした、太陽エネルギーを利用したアミノ酸生産プロセスを開発しました。この技術はミュンヘン工科大学（TUM）の科学者たちによって開発されており、家畜飼料や培養肉に使用されるアミノ酸をより持続可能な方法で生産できると信じています。チームによると、この革新は、2050年までに世界の食品需要が約60％増加すると予測される中で、新たな農地の増加が約2％にとどまるという状況において重要です。この方法は、研究集約型農業への依存を減少させることも可能です。
ミュンヘン工科大学のバイオベース化学の教授であり、TUMストラウビングキャンパスの学長であるフォルカー・シーバー（Volker Sieber）は、「長期的には、この方法が既存の土地をより効率的に利用し、アミノ酸の持続可能な生産を促進するのに役立つ」と述べています。
このシステムは、太陽エネルギーを電力に変換するために光伏（PV）システムを使用し、その電力を利用して水素を生成し、捕集した二酸化炭素と結合させてメタノールを生成します。メタノールは広く使用されている工業化学品です。同時に、特定の酵素が一連の反応を通じてメタノールをアミノ酸に変換します。このプロジェクトでは、グリシン、セリン、L-アラニン、L-アスパラギン酸、L-バリン、L-グルタミン酸、L-プロリンの7種類のアミノ酸の生産が示されました。酵素の選択が生成されるアミノ酸を決定します。研究者たちは、7種類の異なるアミノ酸を生産できるモジュール式システムを開発しました。
ドイツの研究者が開発したアミノ酸生産技術の持続可能性
チームによると、この方法は植物を主要なタンパク質生産源として依存する必要のない代替手段を提供します。シーバーは、「植物は太陽光を利用してバイオマスを構築しますが、その効率は比較的低いです。私たちは、再生可能エネルギーを化学エネルギーのキャリアに変換し、その後に価値のあるタンパク質の構成要素に変換する代替経路を探求しています」と述べています。このモジュール式プラットフォームは、2023年のチームの作業に基づいており、その際に彼らはグリーンメタノールからL-アラニンを生産しました。ミュンヘン工科大学の研究者であるヴィヴィアン・ウィラーズ（Vivian Willers）は、「一つのアミノ酸から始まった研究が、再生可能エネルギーからタンパク質の構成要素を生産するプラットフォーム技術に進化しつつあります」と指摘しています。
潜在的な用途に関して、ミュンヘン工科大学の博士研究員であるヴィクトリア・レーマン（Viktoria Lehmann）は、乳牛は高い乳量を支えるためにアミノ酸が豊富な飼料を必要とすると明らかにしました。同時に、毎年数百万トンのこれらのタンパク質の構成要素が家畜飼料に使用されています。レーマンは、「しかし、これらの生産には大量の土地、水資源、および他の資源が消費されます。私たちは、このタンパク質の需要を満たすためにより効率的な方法を見つけたいと考えています」と説明しています。しかし、研究者たちはこの技術の応用が家畜飼料に限られないことを指摘しています。アミノ酸は培養肉の成長に必要な培地の重要な成分でもあります。
このプロセスは、大豆などのタンパク質が豊富な飼料成分への依存を減少させることも可能であり、これらの成分は通常、顕著な土地利用や環境への影響をもたらします。
現在、この技術はまだ概念実証の段階にあります。チームは完全な生産チェーンを成功裏に示しましたが、産出量は依然として低く、商業化には至っていません。彼らは現在、メタノールを変換する酵素の効率を向上させることを計画しています。シーバーはプレスリリースで、「私たちの仕事は主に技術の実現可能性を証明することです。私たちは、二酸化炭素ベースのメタノールから広範な生物関連アミノ酸を生産できることを示しました」とまとめています。この研究は『Nature Communications』に発表されました。